在显示技术竞相追逐的今天,miniLED以其卓越的对比度、亮度和精细的控光能力,已成为高端显示屏的代名词。然而,璀璨画质的背后,是数以万计微米级芯片的精密协作,这对制造工艺的可靠性提出了前所未有的挑战。其中,固晶工艺的强度——即miniLED芯片与基板之间的结合力,是决定产品生命线的“基石”。推力不足,意味着潜在的暗点、闪烁乃至整屏失效,直接关乎品牌声誉与市场成败。
因此,miniLED推力测试已从一项普通的质检工序,跃升为确保量产良率、提升产品可靠性的核心技术关卡。科准测控小编旨在通过本文,系统性地阐述推力测试的核心原理、行业标准,并详细解析基于Beta S100推拉力测试机的标准作业流程,为业界同仁提供一份从理论到实践的完整参考,助力跨越miniLED量产的可靠性之门。
miniLED推力测试,又称芯片剪切力测试(Die Shear Test),其核心原理是使用一个精密的推刀(Test Tool),以恒定且低速度水平推向已固晶的miniLED芯片侧面,直至芯片与基板之间的结合界面发生破坏。
测试机通过高精度传感器实时监测并记录推刀所承受的力值变化,其峰值(Peak Force)即为该芯片的结合力值。通过一系列分析该力值的大小以及破坏后界面的失效模式(Failure Mode Analysis, FMA),可以定量评估固晶工艺的强度、一致性与潜在缺陷,为工艺优化和质量判定提供精准的数据依据。
质量监控:定量检测固晶工艺的加工质量,确保每颗芯片的结合力满足产品可靠性要求。
工艺改进:通过失效模式分析,精准定位固晶、焊料、芯片或基板环节的缺陷,指导工艺参数优化。
可靠性验证:作为产品可靠性验证(如热老化、温湿度循环后)的关键评价手段。
企业通常依据自己产品设计、材料体系和可靠性要求制定内部标准。一个常见的合格判据示例如下:
过程能力指数(CPK) ≥ 1.33 (表明工艺稳定且具备足够的过程能力)
失效模式:不允许出现“焊盘剥离”等基板本质缺陷;“芯片脱落”比例需控制在极低水平。
该系统具备高分辨率力值传感器、精密运动控制平台和专用测控软件,是完成微牛顿级精密推力测试的关键。
推刀(Shear Tool):需根据芯片尺寸(如100x200µm)精确选择。其刃口宽度必须大于芯片宽度但小于芯片间距,以确保只推动目标芯片而不触碰到邻近芯片。
定制化工装夹具:用于稳固装夹待测的miniLED样品板,防止测试过程中基板移动或振动,确保测试数据的准确性。
使用定制化工装,将已完成固晶的miniLED样品板牢固地装夹在测试平台上。
注意:此高度是一个初始设定值。真实的操作中,应先在显微镜下将推刀下降至刚好接触基板表面,然后在此基础上抬升一个精确高度,理想位置为芯片高度的1/4至1/3处。一定要通过显微镜观察并微调该值,过高或过低都可能会导致测试结果失线 pcs (为保证统计意义,建议每批不少于30颗)
设备自动运行:推刀下降至设定高度 → 以500µm/s速度水平推动芯片 → 传感器记录实时力值曲线 → 芯片被推脱后,推刀自动退回。
芯片脱落 (Die Shear):芯片与焊料完全分离,焊盘干净。表明界面结合力最差,需优化焊接工艺(温度、压力、曲线)。
焊料内聚断裂 (Solder Cohesive Failure):焊料本身被剪断,一部分残留于芯片,一部分残留于焊盘。表明结合力尚可,但焊料强度或回流焊工艺有待优化。
焊盘剥离 (Pad Lift):基板上的铜焊盘被从基材上撕脱。表明结合力已超过基板自身附着力,是基板质量上的问题,需反馈给供应商。
芯片碎裂 (Die Crack):芯片本身破裂。可能是推力过大、剪切高度过低或芯片本身存在隐裂。
数据导出:测试完成后,将全部60个有效数据(含推力值和失效模式备注)从软件中导出至Excel或SPC统计软件。
生成测试报告:报告应包含推力数据统计表、力值分布图、失效模式分布饼图以及CPK。
提出改进建议:根据失效模式的分布比例,给出精准的改进方向。例如,若“芯片脱落”模式居多,则重点优化固晶工艺;若“焊盘剥离”频发,则立即联系基板供应商进行质量追溯。
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